一種齒輪內孔磨削夾具的設計

范 勇

(安徽天瑞精密汽車零部件有限公司，安徽 六安 237000)

1 序言

在齒輪加工中，對于有內孔的盤形齒輪，熱處理前制齒基本上都是以內孔為基準進行加工，熱后為減小熱處理變形的影響，在齒輪加工工藝上，多采用夾節圓、校節圓的方法磨內孔，保證成品齒輪的精度。開發快速裝夾、準確定位的新型夾具，是實現這種盤形齒輪大批量加工的需求，本設計的磨削夾具，改變了原校節圓的作法，具有操作方便、快速，定位精度高等優點。

2 設計原理

利用彈性膜盤的彈性變形力夾緊工件，在制作安裝時，將彈性膜盤沿圓周方向用螺栓緊固在安裝卡盤上。當氣缸充氣，推桿機構推動彈性膜盤，克服彈性膜盤彈力推動夾爪打開，此時可裝工件，當工件利用節圓夾具或三個同徑量棒在夾具中定位后，氣缸反向充氣，推桿機構退回，工件在彈性膜盤的彈力作用下被夾緊。由于三個夾爪是在自由狀態下在內圓磨床上自磨出定位面，所以其三爪的定心精度很高，完全滿足齒輪加工精度要求。

3 結構設計

3.1 定位

根據三點定圓的原理，本齒輪內孔磨削夾具采用三爪，通過節圓夾具或三個等直徑的量棒夾持齒輪漸開線齒面，依據互為基準的原則(熱前為以內孔為基準，滾、剃齒面)，磨削熱后齒輪內孔。為實現不同大小齒輪的加工，三個夾爪安裝在三個帶有T型滑槽的滑槽板上，通過三個滑槽板均勻固定在彈性膜盤上，調整夾爪在滑槽板位置，實現換產。

端面定位:為實現齒輪的端面穩定定位，基準必須固定于夾具體上(具體見圖1中9、7號零件)。為滿足基準面大小的調整要求，定位元件開有腰形孔。在換產夾具調整中，必須對定位基準面自磨，以保證齒輪加工的端跳要求。

圖1 齒輪夾具結構圖

3.2 夾緊

夾緊機構包括有推桿機構、彈性膜盤以及夾爪等，安裝工件時，由氣缸頂桿，推動彈性膜盤變形，使夾爪張開，可安裝工件。操作換向閥，氣缸反向沖氣，膜盤回彈，夾緊工件，工件及磨削主軸處于可旋轉狀態。

在夾具的結構設計上，為控制彈性膜盤的變形量，頂桿需設置推動彈性膜盤變形的行程控制，一般不大于1毫米(見圖1中6號零件)。

彈性膜盤厚度對工件磨削過程的穩定性影響很大，應適當選擇，根據經驗一般為5毫米左右，材料為65Mn，兩面磨削平行。

3.3 氣缸選擇

氣缸直徑就根據膜盤的厚度、大小及使用壓縮空氣的壓力大小來定;氣缸的行程不需大，實際作功行程為頂桿控制的膜盤變形，反向行程防止頂桿脫離夾具體。

圖2 拆去夾爪后端面視圖

4 使用要求

4.1 自磨削注意事項

本夾具在換產調試時，先根據齒輪及量棒決定的三量棒最大外徑，調整三個夾爪的位置，并預留自磨余量及膜盤夾緊時的變形量(0.5mm左右)，自磨三夾爪，自磨出三爪的圓盡可能與齒輪及量棒決定的三量棒最大外徑相等。對于在不相等情況下的產生的誤差可通過下圖3給予說明，由圖可見，對于齒數不能被3整除的齒輪，此時會產生一個定位誤差，因此需盡可能避免。

圖3 裝夾誤差分析圖(對于齒數不是3的倍數齒輪)

4.2 通用性考慮

本夾具為滿足通用性要求，設計采用了可調整方案，調整后用螺栓緊固，因此使用中需防止螺栓松動。

5 具體效果

本齒輪內孔磨削夾具，通過實際生產驗證，具有定位準確，操作方便等優點，其加工齒輪精度可達8級以上，且工序能力穩定。目前在本公司已全面使用，提高了磨削效率30%以上，保證了產品精度，在齒輪加工制造行業具有一定的適用性。

目前本設計已取得了國家實用新型專利。